Wärmeübergangskoeffizient

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Der Wärmeübergangskoeffizient (heat transfer coefficient) ist die Umkehrung des Wärmeübergangswiderstandes

[math]\displaystyle{ h_s = \frac{1}{R_s} }[/math]

Er setzt sich aus einem konvektiven Teil und einem Anteil h_c aus langwelliger Strahlung h_r zusammen

[math]\displaystyle{ h_s = h_c + h_r }[/math]

[math]\displaystyle{ R_s = \frac{1}{h_c + h_r} }[/math]

Das Formelzeichen h wird auch für Enthalpie verwendet. Der Übergangskoeffizient für Wasserdampf wird als Wasserdampfübergangskoeffizient bezeichnet.

Wärmeübergangskoeffizient für Konvektion

Der konvektive Anteil des Wärmeüberganskoeffizienten wird wesentlich durch die Temperatur und die Luftgeschwindigkeit bestimmt.

[math]\displaystyle{ h_{ce} = 4 + 4v }[/math]

Für innere Koeffizienten kann die folgende Tabelle verwendet werden:

Richtung des Wärmestroms	hci
Wärmestrom aufwärts	hci=5,0 W/(m²K)
Wärmestrom horizontal	hci=2,5 W/(m²K)
Wärmestrom abwärts	hci=0,7 W/(m²K)

Innerhalb von Luftschichten (z.B. innerhalb von Verglasungen wird der Übergangskoeffizient auch mit h_a (air = ISO 6946) oder h_g (gas = EN 673) bezeichnet.

Wärmeübergangskoeffizient für Strahlung

Der Anteil des Wärmeübergangskoeffizienten aus langwelliger Strahlung ist der Mittelwert aus Strahlungsgewinnen und -verlusten.

Nach DIN EN ISO 13789 und DIN EN ISO 6946 kann der äußere Wärmeübergangskoeffizient für Strahlung (langwellige Wärmestrahlung) mit einem Wert von 4,14 W/(m²K) angesetzt werden. Das ist der Standardwert für 0°C Außentemperatur und ε=0,9.

[math]\displaystyle{ h_r = \epsilon \cdot h_{ro} }[/math]

[math]\displaystyle{ h_{ro} = 4 \cdot \sigma \cdot T_{mn}^3 }[/math]

• σ = 5,67e-8 W/(m²K⁴) Stefan-Boltzmann-Konstante
• T_mn = mittlere Thermodynamische Temperatur zwischen Oberfläche und Umgebung (Temperatur + 273,15 K)

Für h_ro ergeben sich folgende Werte:

Temperatur °C	hro W/(m²K)	hr für ε=0,9
-10	4,1	3,69
0	4,6	4,14
+10	5,1	4,59
+20	5,7	5,13
+30	6,3	5,67

Kurzwellige Strahlung (Solarstrahlung) ist im Übergangswiderstand nicht berücksichtigt.

Siehe auch: Emissionsgrad, Langwellige Strahlung, kurzwellige Strahlung